《空气占据空间》教学设计与反思
一、教材分析：
《空 气占据空间》一课是首师大版科学一册空气单元的第二课，是在学生认识了空气存在于我们周围，空气是没有颜色、没有气味，能流动，没有一定形状的气体的基础 上再来认识空气是占据空间的科学概念。通过上节课捉空气的游戏，学生已经知道瓶子、杯子里面都有空气，但是对于“占据”的概念理解起来就有一定难度，本课 的教学设计力图使学生在原有知识的基础上，通过对有结构材料的观察、实验和研究，通过对实验现象的分析、讨论、相互启发和交流，使学生建立空气占据空间的 科学概念，教材安排了三个实验，实验一是杯子塞纸不湿的实验；实验二是将充满空气的塑料袋压入水中，观察水位的变化；实验三是杯子和漏斗的实验，我认为实 验二的设计不够科学，也缺乏趣味性和变通性，不能很好地启发学生的思维，因此，我用瓶子和小球的实验代替实验二，将实验三作为机动的内容。本课内容既是上 节课空气知识的扩展和延伸，又是对空气性质的新的认识。
二、学情分析：
本 课是首师大版科学一册第四单元的第二课，三年级的孩子刚刚上了两个多月的科学课，学生对科学的理解还知之甚少，科学课堂学习习惯还没有完全形成，因此，在 本课的设计中，教师要通过对空气占据空间的研究，培养学生认真细致的观察习惯；独立思考、积极动脑的学习习惯；善于倾听和交流的习惯；渗透正确认识事物的 科学方法；实事求是地进行科学研究的实证精神；启发学生的思维，不断修正自己的认识，不断揭示事物本质，从而提高学生的科学素质，并在此过程中，激发学生 的科学探究兴趣，体验合作研究的快乐。
三、本课的教学目标
1．知识目标：
  通过本课的探究活动，认识空气占据空间这一科学概念。
2、科学能力目标：
  通过本课对空气占据空间的研究，培养学生认真细致的观察习惯，独立思考、积极动脑的学习习惯，善于倾听和交流的习惯，根据事实进行分析、猜想的能力、严谨的思维能力。
3、 态度、情感与价值观目标：
通 过学生观察实验现象发现问题、对实验现象进行分析，根据现象进行猜想，然后设计实验进行验证，再根据自己对空气的新的认识，进一步猜想和实验验证，这一过 程，力在向学生渗透正确认识事物的科学方法，实事求是地进行科学研究的实证精神，同时启发学生的思维，使学生不断修正自己的认识，揭示事物本质，从而提高 学生的科学素质，并在此过程中，激发学生的科学探究兴趣，体验合作研究的快乐。
教学重点   ：认识空气占据空间这一科学概念，渗透认识事物的科学方法。 
教学难点：思维活跃、积极动脑思考，提升学生对空气的原有认识，使学生对空气占据空间的认识逐渐清晰。
教具准备：底部有洞和无洞的杯子、卫生纸或报纸、小水槽、去底塑料瓶、乒乓球、抹布、漏斗、烧瓶，暖水袋视频，板贴图、实物投影、托盘、磁铁、暖水袋、大水槽
学具准备：底部有洞和无洞的杯子、卫生纸或报纸、小水槽、去底塑料瓶、乒乓球、抹布。
四、教学过程：
（一）、发现问题，提出猜想：可能空气占着杯子的空间
1、教师谈话：这是什么？（一张纸），干的，如果老师把这张纸放进水里会怎样？你有办法让纸放进水里也不湿吗？（如果学生会做，教师请一位同学到前面演示，如果学生不会，教师演示）
2、确实没湿。你认为在做这个实验的过程中应该注意什么问题？
师生归纳：纸要紧紧塞在杯子的底部；杯子竖直插入水中；杯子在水中静置10秒钟；再竖直着拿出杯子，擦净杯子边缘的水，看一看纸湿没湿？（教师给的杯子有的底部有洞、有的底部没洞，学生的纸有的湿了，有的没湿。）
3、学生汇报实验结果教师板书：纸湿了，纸没湿。
4、师：有的组纸湿了，有的组纸没有湿，请各组讨论：纸湿了，纸为什么会湿？纸没湿，纸为什么就没有湿？
5、随着学生的交流，教师板画并书写学生的猜想：杯子有洞的组：空气从洞里出来了，水就进去了，所以纸湿了。杯子没洞的组：因为杯子里有空气，空气占着杯子的空间，水进不去，所以纸不湿。
（二）、进一步证明是空气占着瓶子、杯子的空间，才使小球在水底、使纸不湿。
1、刚才同学们猜想是空气的原因，杯子里有空气，占着地，水进不去，纸就不湿，杯子里的空气跑出来，水进去了，纸就湿了。那空气什么样的物体？（空气是没有颜色、没有气味和味道、透明的气体，）我们无法看到，是不是这样的，还需要进一步实验来证明我们的想法。
2、 （教师出示乒乓球和去底的塑料瓶）你看，老师给你带来了乒乓球，老师将乒乓球放入水中，乒乓球会怎样？（漂在水面上）老师这里还有一个瓶子，去掉了底，如 果我将瓶子扣在乒乓球上，竖直压入水中，根据你对刚才实验现象的分析（慢慢讲），你认为乒乓球会在水中的什么位置？说说你的理由？
3、师：想不想试一试？实验时请你把瓶子对着小球竖直压入水底，不能上下移动瓶子。
4、你看到什么实验现象？这说明什么？
5、教师小结：看来，是空气占满了瓶子的空间，使小球沉在水底了。
6、现在你能不能解释刚才杯子里的纸为什么不湿？（是空气占满了杯子的空间，水进不去，使纸不湿。）
（三）、认识空气让出一部分空间，水才能进去，空气不让出空间，水进不去
1、看来刚才同学们的分析还是很有道理的：空气占满了瓶子的空间，就能使小球沉在了水底，空气占满了杯子的空间，使纸不湿。那你能不能根据这一实验现象进一步猜想：怎样让你的小球从水底跑到水的中间，或者跑到水面上来?并说说你的理由。
2、学生汇报自己的猜想，并进行实验验证。
3、 师：你的小球到水的中间了吗？谁成功了？你的小球到水面上来了吗？谁又成功了？你是怎么做的？为什么这样做就能成功？（空气出来一部分，让出了一些空间， 水就流进去了一些，球也就漂上来了一些；空气再放出来一部分，又让出了一些空间，水就再流进去了一些，球也就再漂上来了一些。）空气不让出空间，水能不能 进去？（不能）随着学生的讨论，教师贴图并板书。
4、教师小结：通过以上的实验，我们发现：空气占满了杯子的空间，纸就不会湿；空气占满了瓶子的空间，小球就能呆在水底，只有空气让出空间，水才能进到杯子或瓶子里去。我们管空气的这种性质叫做空气占据空间（板书）
５、我们已经知道空气可以占据瓶子、杯子里的空间，空气还能占据哪些地方的空间呢？
（四）、（机动）有效迁移、扩展内容
1、（出示暖水袋）冬天，我们都用暖水袋捂手捂被窝，可是我们往暖水袋里灌水的时候，（放视频）你会发现有什么现象发生？（水会咕噜咕噜往外冒）水会往外冒，这是为什么？你有办法将暖水袋改良一下，让水很容易地灌到暖水袋里去吗？
2、（出示漏斗和瓶子）实验后剩下的水可不能浪费，可以用来浇花，因此，我给大家准备了大可乐瓶和带胶塞的漏斗，怎样将水很快地灌到瓶子里去？
13、空气占据空间

        
    
学生想法：   纸湿了 空气出来了，     纸没湿  杯子里有空气，空气占着地
水就进去了                      水进不去

     
   

学生想法：空气占满了瓶子       空气跑出来一部分         空气跑出更多
          的空间，水进不去     腾出空间，水进去一些     水进去更多
五、教学反思
（一）探究材料的结构性是学生认识科学概念的基础
“所 谓有结构的材料是指材料的种类和组合以及交给学生的次序，它包括“承载信息、组合活动、丰富思维等多重作用。材料的结构性表现在课堂中，不该是简单地为了 便于牵着儿童的鼻子发现一定的科学概念，而应能多方面地启迪、诱导、支持、帮助学生主动、能动地去探索。”1“典型的材料要能让学生通过对材料的操作和思 考，提升科学概念与自然现象间更紧密的联系，从而获取对事物的完整、真实的认识；探究材料及其结构应具有适当的挑战性，可以让学生通过不同的途径开发，以 适应不同经历的学生产生多种发展或结果，使学生们在讨论中发展心智。”2在本课中，教师选取了两组非常经典的实验材料，每份材料都为概念的呈现和建构发挥 着作用。第一组实验材料是两个塑料杯子，一个底部有洞，一个底部没有洞，将杯子竖直压入水中以后，有的组纸湿了，有的组纸没有湿，这便给学生创设了一种争 论的契机，学生在讨论纸为什么没湿的过程中为学生理解空气占据空间的概念打下了很好的基础。第二个实验，用去底的塑料杯扣在水面的乒乓球上，乒乓球会被压 在水底的位置，材料的设计很好地说明了证明了空气是占据空间的，然后，教师让学生想办法让小球在水中，到水面上来，学生既可以斜一斜杯子让空气跑出来，又 可以拧开杯盖让空气跑出来，还可以用手压住瓶口放一部分空气出来……实验材料的结构性和科学性，使实验方法具有多样性，可以从不同的方面启迪、丰富和发展 学生的智慧。
（二）教学环节的设计有利于学生科学概念的建立
帮 助儿童获得科学概念是小学科学课的一项重要任务。所谓科学概念，就是理解认识事物的本质特征，并能正确区分事物的本质特征和非本质特征，能透过现象看本 质。空气占据空间概念的本质特征是：空气是占据空间的；空气占据着空间，其他物体就进不到这个空间里去；只有空气出去，腾出空间，其他物体才能进到这一空 间里去。怎样使学生准确地理解这一科学概念，教师设计了三个教学环节：1、用杯底塞纸的实验提出问题，进行猜想：可能空气占着杯子的空间。2、用瓶子和小 球的实验证明是空气占着瓶子、杯子的空间，使小球能呆在水底、使纸不湿。3、通过让小球到水的中间，到水面上来的实验，认识空气让出一部分空间，水才能进 去，空气不让出空间，水进不去。最后，应用这一知识解决生活中暖水袋问题。在这个概念支持下的三个教学部分都有着各自的概念内涵，形成一个由科学概念穿联 系起来的活动链，在活动链中，学生的思维不断地充实、覆盖、拓展、深入和完善，这样的教学环节可以帮助学生很好地建立空气占据空间的科学概念。
（三）在探究中注重了对学生科学思维能力的训练
科 学课强调让学生亲历探究的过程，更强调让学生经历探究中的思维训练，教师要引领学生用科学、严谨的思维来更好地驱动、发展他们的动作技能，促使学生的探究 技能综合提高。本课，在学生认识空气占据空间这一科学概念的过程中，始终有一条思维的主线贯穿在整个教学活动：通过杯子底下塞纸的实验引起学生的争论和猜 想，可能是空气的原因使纸不湿，空气看不见，联系刚才的实验现象，用瓶子和小球的实验进一步证明刚才的想法，实验证实自己的想法后，再根据你对空气的新的 认识，进一步猜想怎样让小球到水面、到水中间，再实验验证自己的想法……用学生内在的、广泛深入的思维活动牵动他们外在的、有效的行为；用外在的，有效地 行为开启他们更广泛的深入的内在思维活动。三次的猜想环节的设计非常巧妙，通过学生一步步的猜想和对实验现象的分析，一环扣一环，环环紧扣，层层深入，训 练了学生思维的严谨性和连续性，提升了学生的原有认知，有效地促进了学生自己对空气性质的认识，发展了学生的科学思维能力。
总之，本课通过有结构材料的选择，教学环节的巧妙设计，探究活动的有效开展，在理解科学概念的过程中，渗透了一种正确认识事物的科学方法；在讨论和交流中，使学生的思维步步深入，学生不断修正自己的认识，不断揭示事物本质，建立了正确的科学概念，提高了学生的科学素质。